Nanolipossomos de rapamicina revertem o envelhecimento das células do disco intervertebral por meio das vias mTOR e de autofagia

A degeneração do disco intervertebral é uma das principais causas de dor lombar e incapacidade relacionadas à idade, e nenhum medicamento aprovado retarda esse processo. O núcleo gelatinoso do disco contém células do núcleo pulposo (NP) que normalmente permanecem quiescentes, ou seja, sem se dividir, mas sem estar senescentes, em um ambiente fechado e pobre em nutrientes. Quando essas células entram em senescência, elas secretam fatores inflamatórios como IL-1β e TNF-α e aceleram a degradação do tecido. Este estudo testou se a rapamicina, administrada em nanolipossomos, consegue manter as células NP em quiescência por meio da inibição do mTORC1.

A equipe produziu nanolipossomos de rapamicina (rapa-lipos) a partir de rapamicina, do fosfolipídio DPPC e de trealose, usando dispersão em filme fino, liofilização, sonicação com sonda e filtração de 0,45 μm. As partículas mediam de 141 a 165 nm e apresentavam carga superficial positiva. A eficiência de encapsulamento foi de 80,3% ± 3,99% e a carga de fármaco, de 5,02% ± 0,25% (n=3). A liberação in vitro continuou por 28 dias, com pico de 9,116 ± 0,396 ppb no dia 1 e 7,273 ± 0,208 ppb no dia 28, um perfil lento e relativamente estável.

Nos experimentos com células, células NP de discos da cauda de ratos Sprague-Dawley machos de 8 semanas foram mantidas em baixo teor de soro (1% de FBS) para modelar a quiescência e, depois, desafiadas com IL-1β (10 ng/mL) por 7 dias. As células receberam rapa-lipos (rapamicina 50 μg/mL, DPPC 250 μg/mL), lipossomos vazios ou nenhum tratamento. A IL-1β transformou células arredondadas em células aumentadas e achatadas. Os rapa-lipos suprimiram essa mudança de morfologia, além da secreção elevada de IL-1β/TNF-α, do aumento da atividade da β-galactosidase, da disfunção lisossômica, do aumento de P21/P16 e da redução de P27. As análises incluíram coloração de β-gal, LysoTracker, microscopia eletrônica, ELISA, EdU, citometria de fluxo, Western blot e qPCR.

Do ponto de vista mecanístico, os rapa-lipos inibiram o mTORC1 (mTOR fosforilado), o que atenuou a via do inflamassoma NLRP3/Caspase-1 e ativou a via autofagia-lisossomo (avaliada por marcadores como LC3B e p62). O silenciamento do raptor, componente central do mTORC1, com siRNA foi usado para testar se esses efeitos dependiam do mTORC1. Em conjunto, os dados sustentam um modelo no qual a inibição do mTORC1 reduz a produção inflamatória e restaura a limpeza lisossômica, preservando a quiescência.

In vivo, ratos machos de 6 semanas receberam injeções caudais no disco de 2 μL de IL-1β (10 ng/mL), com ou sem 2 μL de rapa-lipos (rapamicina 50 μg/mL), além de grupos com lipossomos vazios e sem tratamento. Após um mês, os discos foram avaliados por raio-X (n=4), ressonância magnética ponderada em T2 (n=3), histologia com hematoxilina-eosina e imunofluorescência de agrecano (n=3). Os autores relatam que os rapa-lipos atenuaram a degeneração em todas essas medidas. As análises estatísticas usaram ANOVA e testes t, com p<0,05 como limiar.

A abordagem sugere uma forma de administrar rapamicina localmente no disco, potencialmente evitando a exposição sistêmica da dose oral. As ressalvas são importantes: as evidências são pré-clínicas, baseadas em poucos animais, em ratos machos jovens e saudáveis, em um modelo agudo de lesão por IL-1β, e não de envelhecimento verdadeiro, e com acompanhamento de apenas um mês. Os tamanhos de efeito quantitativos não estavam disponíveis no trecho fornecido, e a segurança e a dose em humanos não foram testadas.